Применение технологии НТ с целью промывки (очистки) забоя скважин от песчаных пробок на Холмогорском месторождении

( галлон/мин = 0,063 л/сек; 1 дюйм = 25,4 мм) [19]

 

5.4.3 Основы расчета

 

• Выбрать величину расхода  для конкретного диаметра гибких НКТ и типа применяемой промывочной  жидкости. Принятыми величинами расхода  для воды со смазочными добавками являются:

0,00126-0,00189м³/сек (20-30 галлон/мин)-для труб диаметром 25,4мм (1");

0,00252-0,00378м³/сек (40-60 галлон/мин)-для труб диаметром 33мм (1 ¼");

0,00441-0,00599м³/сек (70-95 галлон/мин)-для труб диаметром 38мм (1 ½");

( галлон/мин = 0,063 л/сек; 1 дюйм = 25,4 мм) [16]

• Определить общую площадь  гидромониторных насадок:

• она должна быть меньше внутреннего поперечного проходного сечения гибких НКТ (обычно от 35 % до 20 % от поперечного  проходного сечения гибких НКТ); [16]
• определить количество и расположение гидромониторных насадок по направлению и ударному усилию, наиболее эффективные для очистки скважины; [16]
• определить перепад давления на насадках и энергию ударного воздействия, оказываемого струей из гидромониторной насадки (рис.5.10, и рис.5.11); [16] 
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.10. – График зависимости  расхода промывочной жидкости через

    гидромониторные  насадки от перепада давления.

(1 галлон/мин = 0,000063 м³/с; 1 фунт/дюйм² = 0,007 МПа) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.11. – График зависимости  ударного воздействия гидромониторной  струи из насадки от перепада давления на насадках

(1 фунт = 0,45 кг: 1 фунт/дюйм² = 0,007 МПа) 

- необходимо учесть, что  перепад давления, ∆Р, в гибких  НКТ и в кольцевом пространстве + перепад давления ДР в гидромониторном  инструменте < 4500 - 5000 фунт/дюйм² (27,5-35,0 МПа); [15]

• выбрать оптимальное  значение скорости спуска гибких НКТ  в скважину с целью получения  наивысшей эффективности удаления твердых осадков: [16]

• при приемлемом значении скорости спуска с целью очистки скважины от твердых осадков примем это значение для применения на практике; [16]

повысить эффективность  очистки за счет применения в качестве промывочной жидкости с добавкой, оказывающей растворяющее действие на твердые осадки. [16]

Значения пороговых  давлений для различных горных пород  приведены в таблице 5.10. [16]

В таблице 5.11. представлена зависимость диаметра колонны гибких труб, обеспечивающего заданную пропускную способность жидкости при максимальном давлении от длины трубы при расходе  Q=5 л/с (0,005м³/с). [5]

 

где Dif - внутренний диаметр гидромониторной насадки, дюймы; ∆Pjet - общий перепад давления ∆Р на гидромониторных насадках, фунт/дюйм2; CD - коэффициент расхода (или эффективности) гидромониторной насадки (безразмерный), который имеет величину 0,95 - 0,98 при качественном изготовлении насадок; r - плотность промывочной жидкости, фунт/галлон; СE - энергия очистки, футо-фунт/дюйм2 (значение этой величины см. в табл.5.9б). [15]

 

 

Таблица 5.9б.

Величина энергии очистки 

 

Материал твердых отложений	Примерная величина СЕ, м-кг/мм (футо-фунт/дюйм2)
Сульфат бария	15001 (7000)
Силикаты	12858 (6000)
Карбонат кальция	11787 (5500)
Сульфат кальция	9644 (4500)
Карбонаты, сульфаты, кремний	8143 (3800)
Водные механические примеси с углеводородами	6858 (3200)
Угольная смола	6429 (3000)
Кокс и его комплексные  соединения	5358 (2500)
Смолы и комплексы	4286 (2000)
Парафин	2572 (1200)
Рыхлые осадки	2143 (1000)
Буровой раствор и  гель (слабосцементированные)	1714 (800)
Пластичные жидкости	1072 (500)

Таблица 5.10.

Пороговое давление для различных горных пород

Тип породы	Пороговое значение давления, МПа (фунт/дюйм2)
Песчаники	1,4 – 2,94 (2000 – 4200)
Известняки	2,52 – 4,2 (3600 – 6000)
Доломиты	2,94 – 5,11 (4200 – 7300)
Гранит	4,34 – 6,86 (6200 – 9800)

Таблица 5.11.

Область применения колонны  гибких труб, обеспечивающих очистку  ствола скважины при расходе  Q=5 л/с (0,005м³/с)

ΔP, МПа	Диаметр трубы, мм	Глубина спуска КГТ, м
		1000	1500	2000	2500	3000
10	33	-	-	-	-	-
	38	-	-	-	-	-
	42	обеспечит	-	-	-	-
15	33	-	-	-	-	-
	38	обеспечит	-	-	-	-
	42	обеспечит	обеспечит	-	-	-

 

20	33	-	-	-	-	-
	38	обеспечит	обеспечит	-	-	-
	42	обеспечит	обеспечит	обеспечит	обеспечит
25	33	-	-	-	-	-
	38	обеспечит	обеспечит	обеспечит	-	-
	42	обеспечит	обеспечит	обеспечит	обеспечит	обеспечит

5.5 Лабораторные исследования и анализ процессов происходящих при промывке скважин

 

5.5.1. Постановка вопросов

 

Использование установок "Непрерывная труба" для удаления твердых частиц из ствола и его очистки может быть очень эффективным, если знать и понимать, как различные параметры процесса взаимодействуют друг с другом. Недостаточное удаление твердых частиц может отрицательно повлиять на дальнейший ход капитального ремонта скважины, если  должно производиться бурение или освоение установкой «Непрерывная труба». В частности, в стволе могут образоваться песчаные перемычки, в результате чего произойдет прихват тела «НТ». [14]

Промывка скважины является предварительной работой, направленной на подготовку к освоению, ОПЗ, ГФИ или другим видам ремонта. Для очистки ствола от твердых тел необходимо выбрать оптимальную скорость движения промывочной жидкости в соответствии с рабочим режимом. Были проведены многочисленные лабораторные испытания с целью изучения данного способа очистки и влияния различных видов твердых частиц на эффективность очистки ствола. Исходными параметрами для сравнения были: [14]

• тип подземного оборудования, конфигурация гидромониторной  насадки (сопла);

• размер извлекаемых  частиц;

• вид промывочной  жидкости;

• максимальный угол кривизны скважины;

 

• эффект многофазной  струи. [14]

 В результате  проведенных лабораторных испытаний  были получены следующие результаты: [14]

• в сравнении  с традиционной очисткой ствола скважины метод промывки гибкой трубой оказался более эффективным;

• в заданном рабочем режиме можно выбрать скорость очистки, при которой происходит полная очистка забоя скважины;

• выпускное  отверстие (сопло) с правильно выбранным  приспособлением для выпуска  струи действует с оптимальной  скоростью и дает больший эффект очистки;

• степень очистки  ствола зависит от угла кривизны скважины, вида промывочной жидкости, размера вымываемых частиц и типа форсунки (сопла).

По результатам  испытаний были сделаны прогнозы взаимной зависимости скорости очистки и количества твердых тел, удаленных из ствола и оставшихся в нем при определенном рабочем режиме. Данный метод имеет много преимуществ и может обеспечить эффективность капитального ремонта скважин. [14]

Предметом настоящего исследования является эффективность очистки ствола при помощи установки «Непрерывная труба». Исследуемые параметры: угол отклонения, вид жидкости, размер фрагментов твердых тел и тип форсунки (промывочного устройства). [14]

 

5.5.2 Взаимосвязь  скорости подъема «НТ» и выноса  твердых частиц 

В настоящем  исследовании было проведено более 600 тестов с использованием твердых фрагментов разного размера при различных скоростях жидкости и газа под вертикальным углом 65° и 90°. Рассматривалось влияние параметров, характеризующих удаление твердых фрагментов, на степень  

очистки. Результаты исследования и их обсуждение акцентировались на механизме очистки ствола скважины, основанном на перемежающемся действии гибкой трубы  и циркулирующей жидкости: когда гибкая труба выводится из ствола, подаются жидкость, гель и многофазный газ. [14]

Очистка представляет собой возвратно-поступательное движение конца гибкой трубы внутри ствола на определенное расстояние. По ряду причин исследование было направлено на ту стадию очистки, когда гибкая труба совершает  возвратное движение. В соответствии с корреляцией критической скорости, рассматриваемой ранее, можно предсказать степень эффективности удаления твердых фрагментов во время поступательного движения гибкой трубы внутри ствола. [14]

 При закачке  через гибкую трубу циркулирующие флюиды проходят через него до самого конца и возвращаются на поверхность через затрубное пространство, поток (струя) меняет направление по периметру катушки и эжектирующее действие только разжижает твердые вещества у конца катушки. Когда параметры потока меньше критических, твердые тела выпадают из суспензии в искривленном стволе скважины. Затем песок удаляется в процессе скольжения и волочения. Наблюдения показали, что в определенных условиях существует оптимальная (или ниже) скорость очистки, при которой песок удаляется полностью одновременно с выводом гибкой трубы из ствола. Если гибкая труба  выводится из ствола при скорости очистки больше оптимальной, после него остается некоторое количество песка. По общему принципу, чем выше скорость подъема " НТ", тем больше остается песка в стволе. Эффективность очистки ствола определяется как процентное соотношение объема песка, удаленного из ствола при помощи установки «НТ», и первоначального его объема. [14]

100%-ная эффективность  очистки ствола означает, что  ствол скважины очищен полностью. Большая скорость нагнетания дает более высокую оптимальную скорость процесса очистки. Вертикальная ось соответствует 100  

процентам минус  полученное значение эффективности  очистки ствола. Для данного типа форсунки (сопла) и угла отклонения существует минимальная скорость потока (струи), при которой эффективность очистки ствола близка к нулю. При низкой скорости потока количество песка, оставшегося в стволе, увеличивается нелинейно по отношению к безразмерной скорости очистки, однако при большой скорости — возрастает линейно. Если скорость нагнетания слишком низкая или гибкая труба выводится из ствола слишком быстро, твердые фрагменты останутся в стволе. [14]